书城教材教辅新课程师资培训教程-高三化学优秀课例
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第3章 石油、煤(1)

【教学目标】

一、知识目标

了解石油的组成、石油的分馏和裂化的基本原理以及石油产品的用途;

了解煤的分类、煤的干馏和综合利用;

了解我国石油化工发展的概况和煤在国民经济中的重要地位,以及节约能源和防止污染环境的重要性。

二、能力目标

通过对课本的阅读、讨论,培养学生自学能力;

通过石油的分馏实验,培养学生的观察能力;

通过对比学习石油的成分以及煤的分类等知识,对学生进行对比联想等思维方法的培养。

三、情感目标

通过理论联系实际的教学,培养学生的学习兴趣;

通过对我国石油的发展史的简介,对学生进行爱国主义教育;

为新课程实施和提高教师专业化水平而精心编写,选取了大量教案,内容上充分体现了知识性和趣味性。接受课改新理念,感受课改新思维,使用课改新教材,至始至终课改给人一种焕然一新的感觉。它是一次革命,一场对话,一座平台,一把迈向成功教育的钥匙。

为新课程实施和提高教师专业化水平而精心编写,选取了大量教案,内容上充分体现了知识性和趣味性。接受课改新理念,感受课改新思维,使用课改新教材,至始至终课改给人一种焕然一新的感觉。它是一次革命,一场对话,一座平台,一把迈向成功教育的钥匙。

为新课程实施和提高教师专业化水平而精心编写,选取了大量教案,内容上充分体现了知识性和趣味性。接受课改新理念,感受课改新思维,使用课改新教材,至始至终课改给人一种焕然一新的感觉。它是一次革命,一场对话,一座平台,一把迈向成功教育的钥匙。

通过煤和石油的应用的教学,对学生进行环境保护教育,增强学生的环保意识。

【教学建议】

一、教材分析

教材将有关石油的教学重点放在石油分馏和裂化的基本原理,以及石油分馏产品的主要用途上。对于煤的内容,重点放在煤的干馏原理和综合利用上。石油是一种重要能源,也是发展石油化工所必不可少的原料,被比喻为“工业的血液”。教材对这些内容和我国石油化工的发展情况都进行了介绍,以对学生进行必要的思想教育。

对于石油的成分,教材主要介绍了石油所含的元素以及石油是烷烃、环烷烃和芳香烃组成的混合物。在介绍石油分馏的内容时,教材从复习“含碳原子数越少的烃,沸点越低”的知识入手,指出石油的分馏原理就是依据这一点,将石油中的各种成分按照沸点的不同而分离开。同时,教材中还指出了石油的分馏并不是将石油中的各种烃一一分开,而只是将石油分成了沸点范围不同的蒸馏产物,并介绍了馏分这个名词。石油分馏产物的主要用途,教材是通过图的形式给出的,可让学生结合在初中化学中所学过的有关内容进行自学。对于石油裂化的内容,教材没有过多地涉及生产原理,而是在让学生清楚地了解裂化原理上做文章。教材首先指出用分馏的方法所得到的汽油、煤油、柴油等轻质油的产量是比较低的,仅约占原油质量的25%,从这个数据来看,它远远不能满足日益增长的工农业生产的需要。由此自然地引出石油的裂化问题。关于裂解,教材的重点放在使学生了解裂解是更深度的裂化,以获得以短链不饱和烃为主要成分这一点上。同时,还注意了让学生知道裂解是为了获取多种基础有机化工原料,如乙烯、丙烯、丁二烯等。

对于煤的内容,教材主要讲述了煤的干馏及煤的气化和液化。

教材首先介绍了煤的分类,然后说明了煤的组成。对于这方面的内容,教材内容的重点是让学生明确煤并不是炭。木炭、焦炭等都是碳的单质,而煤则是由有机物和无机物所组成的复杂的混合物。煤中除了主要含有碳外,还含有少量的硫、氧、磷、氢等元素,以及无机矿物质(主要含有硅、铝、钙、铁等元素)。煤的干馏也是这一节的主要内容之一。煤的干馏工业有很长的历史,目前仍然在国民经济中发挥着重要作用。煤干馏后所得到的产物都是工业上不可缺少的原料。教材中用了较大的篇幅介绍煤的气化和液化问题,还提出煤的综合利用是目前世界各国在解决能源方面的一个重要研究课题之一。

教材中增加了“汽油的辛烷值”的阅读材料,与生活实际紧密联系。文章中提到微粒提高汽油的辛烷值,过去广泛采用的一种方法是在汽油中添加抗暴震剂四乙基铅。但是它有毒,可在人体内聚集。目前北京等一些城市已经禁止销售含铅汽油。

二、教法建议

本节教学内容的要求以让学生大致了解,因此教学中注意不可过分加深、拓宽。教学中可展示图表、观看有关录像资料或结合当地情况组织学生参观焦化厂、炼油厂。

关于石油的组成和成分。可以书写展示原油样品,使学生从感性上对石油有一定的认识,结合所学的石油形成过程的知识,得出石油中含有碳、氢、氧、氮、磷、硫等元素的结论。教师总结这些元素是以烷烃、环烷烃、芳香烃等形式存在,使学生明确石油是混合物。启发学生明确,为了提高石油的利用率,应当将石油中的各种成分进行一定程度的分离,从而使学生了解石油炼制的目的。接着可以提出问题:对于互溶的液体混合物应当如何分离?引出石油的分馏。石油分馏的原理。首先说明几种纯物质组成的液态混合物,一般可以根据它们的沸点,利用蒸馏(或分馏)的方法分离提纯。石油分馏的实验有条件的学校可以演示实验,或者播放实验的视频文件。对于实验的装置要进行讲解,与前面学习过的制取乙烯的装置进行对比。都加碎瓷片,都有温度计。但是温度计水银球的位置不同。冷凝管是学生以前没有见过,没有用过的。因此教师要讲解明白:冷凝管中冷凝水的流动方向,可以让学生思考为什么要这样。通过探讨这些问题,使学生了解蒸馏的原理以及操作方法。石油分馏的工业模型。研究工业上石油的分馏时,建议使用分馏塔的模型。结合蒸馏的原理,让学生自己得出馏分沸点高低与从塔中馏出位置的关系。同时展示汽油、煤油、柴油、机油的样品。再结合教材石油分馏和裂化的产品及其用途示意图,让学生了解各种馏分的用途,同时明确“每一种馏分仍然是一种混合物,是沸点在一定温度段内的液体的混合物”,并进一步分析“馏分”这种混合物与“原油”这种混合物有什么区别?(“馏分”是碳链长度在一定范围内的烃的混合物,而“原油”则是各种长度碳链的烃的混合物)。石油的裂化和裂解。可结合石油各种馏分的用途,然后对比裂化和裂解的原料、条件、产物以及用途。

关于煤这一部分。对于煤的成分,学生经常误认为煤只含有碳。在纠正这一错误时,可通过让学生观察家庭烧煤的炉子会产生煤灰,烟囱中有液体,分析得出煤并不是只含有碳。接着可以让学生根据煤的组成并联系实际生活,分析烧煤时会有哪些污染,以及煤除了燃烧以外还能有什么用途,从而指出煤要综合利用。煤的干馏部分可结合教材各种煤干馏的主要产品和用途的表格,使学生对煤的干馏产物及用途有粗略的了解,并使学生认识到煤综合利用可以节约能源,保护环境。煤的气化和液化部分可利用复习炽热的碳与水蒸气反应的方程式,引导学生探索煤的新的综合利用方式,然后结合教材图“煤间接液化前景”,使学生对煤的综合利用有一种全新的认识,同时使学生对科学知识的重要性有更深的理解。有必要组织学生从所需仪器(或装置)、操作、产物及产物特点等几个方面分析水的蒸馏、石油分馏、煤的干馏这“三馏”的特点。

【教学设计示例】

教学目标:

1.了解石油成分及产品的应用;

2.掌握石油分镏,理解其原理;

3.掌握石油裂化和裂解,注意直馏汽油和裂化汽油的区别。

教学过程:

课上交流:①自学课本上“石油的炼制”内容。②搜集有关石油及石油产品的信息资料,收集图片、实物等。课上给出时间,让同学们互相交流,自由讨论。

归纳:石油是矿物燃料。也是一种极其重要的资源。石油炼制可以得到汽油、煤油、柴油等燃料,各种润滑油及许多气态烃。用石油产品和石油气体为原料又可以得到合成纤维、合成橡胶、塑料以及农药、化肥、炸药、医药、燃料、油漆、合成洗涤剂等产品。石油是工业的血液。今天我们首先学习石油的有关内容。

学生阅读:了解石油的成分

讲解:石油的分馏

学生阅读:了解石油分馏的原理:含碳原子数越少的烃,沸点越低。加热时先汽化,可先分离出来。

提出思考题:①怎样检验装置的气密性?②是先接通冷水还是先点燃酒精灯?③加入碎瓷片的作用?能否用烧杯盛接馏分?④温度计为什么不浸没液体中?⑤馏分是否是纯净物?

实验:有条件的学校可以演示实验,若演示有困难可以直接播放石油分馏的实验视频。

教师评价学生回答的问题,给出正确的答案。

明确:炼油厂分馏石油的原理与上述实验是一样的,只是设备大,精度高,能进行连续生产。

提出:石油分馏产品有哪些用途?要求学生阅读教材得出答案。

教师展示:石油分馏的产品及用途一览表

分增产品分子所含量原子数Cn沸点范围溶剂油C5~C430~150℃汽油C5~C11220℃以下航空煤油C11~C14150~250℃煤油C10~C14180~310℃重油润滑油(锭子油、机油、汽缸油等)C15~C16200~360℃凡士林液态烃和固态烃的混合物360℃以上石蜡C20~C30360℃以上沥青C30~C40360℃以上石油焦主要成分是C360℃以上

过渡:石油分馏得到的汽油、煤油、柴油等轻质液体燃料仅占石油产量的25%左右。为了提高液体燃料,尤其是汽油的产量,工业上采用裂化的方法。

讲解:重油、石蜡中相对分子量较大的烃在一定条件下断裂为相对分子量较小的烃的过程就是裂化。裂化产物继续分解,就会生成饱和的和不饱和的气态烃。

举例:十六烷裂化

观看录像:石蜡的催化裂化

讲述:石油化工生产过程中,用石油分馏产品作原料,采用高温700~800℃或1000℃以上,使长链分子的烃断裂为各种短链的气态烃和少量的液态烃,这个过程叫石油裂解。石油裂解气主要含乙烯、丙烯、丁烯等。把裂解气分离,可以得到化工原料。

观看录像:石油